Гідродинамічне ущільнення вала при високих швидкостях

Гідродинамічне ущільнення вала при високих швидкостях, що включає обертову камеру з ущільнюючою рідиною, яка обертається навколо ущільнювального валу автономним приводом, занурені в рідину розділяючі диски: нерухомий, що герметично з'єднаний з корпусом машини, та обертовий, 34193 ному випадку експлуатації прийнятну швидкість камери та веденого нею диска. Найбільшу кутову швидкість має камера, в котрій обертається розділяючий диск, герметично посаджений на вал, найменшу, але достатню для забезпечення роботи ущільнення, - камера з нерухомим розділяючим диском. Перепади швидкостей поверхонь камери і дисків і швидкості ковзання поверхонь і рідини при цьому можуть бути відчутно менші, ніж перепади в існуючій конструкції з однією камерою з обертовим і нерухомим дисками. В запропонованій конструкції швидкість ковзання рідини між поверхнями обертового та нерухомого дисків може бути зменшеною в n+1 разів, де n - кількість додаткових біротативних пар “камера - рухомий розділяючий диск”, що викличе зменшення теплового навантаження конструкцій ущільнення. Наявність автономних порожнин камер забезпечує використання ущільнюючої рідини з різними фізико-хімічними властивостями (в'язкість, питома вага, температура кипіння, тиск насиченої пари, теплопровідність, хімічна стабільність), що дає можливість вибрати більш прийнятні умови функціонування ущільнення з врахуванням його теплової навантаженості. Потужність енергії, що підводиться до ущільнення на подолання дискового тертя приводом при турбулентному режимі визначається виразом ([2], с. 428): N = C×V2.8, де C - константа, яка визначається режимом руху диска в рідині, густиною рідини та геометрією елементів ущільнення; V - перепад швидкостей поверхонь рухомого диска та рухомої камери з рідиною (або по відношенню поверхні нерухомого диска). Очевидно, що зменшення перепаду швидкості призведе до відчутного зменшення затрат енергії на привід елементів конструкції ущільнення. Відповідно, буде зменшене теплове навантаження на 1 камеру ущільнення, затрати енергії на привід. Автономні приводи кожної камери забезпечують отримання прийнятних швидкостей ковзання рухомих поверхонь ущільнення та шарів рідини при циклічній зміні швидкості ущільнюваного вала, що також забезпечує зменшення теплового навантаження конструкції та економію енергії на привод. Слід зазначити, що затрати енергії в імпелерних ущільненнях, які по принципу дії близькі до ущільнення, що удосконалюється, визначаються рівнями потужності 2-35 кВт ([2], с. 425), що підтверджує актуальність проведення вказаних удосконалень. На фігурі зображена конструктивно-кінематична схема запропонованого ущільнення, яка пояснює принцип дії. Навколо ущільнювального вала 1 (див. фіг.) розташовані камери 2, 3 та 4 для ущільнюючих рідин, що обертаються автономними приводами 5, 6 та 7, відповідно. В камерах розташовані занурені в рідину розділяючі диски: нерухомий 8, який герметично з'єднаний з корпусом 9 ущільнюваної порожнини машини, рухомий 10, який герметично з'єднаний з валом 1, рухомі диски 11 та 12, які герметично з'єднані з камерами 3 та 4, відповідно, які створюють три біротативні пари зі зменшеними, наприклад, в три рази швидкостями ковзання між рухомими поверхнями конструкції та шарами рідини. Перед пуском машини, вал якої ущільнюється, вмикають автономні приводи 5, 6 та 7 камер ущільнення 2, 3 та 4, установлюють оптимальні швидкості обертання камер, заливають визначену кількість ущільнюючих рідин (або одну і ту ж) і створюють в герметизованій порожнині надлишковий тиск чи розрідження технологічного середовища. Герметизуючий ланцюг створюють поверхні: вала 1, рухомого диска 10, рідини в камері 4, стінки камери 4, рухомого диска 12, рідини в камері 3, стінки камери 3, рухомого диска 11, рідини в камері 2, нерухомого диска 8, корпусу 9 порожнини, що герметизується. Цей ланцюг перекриває зазор між валом 1 і корпусом 9. Після стабілізації визначеного температурного режиму елементів конструкції ущільнення, при нерухомому валові, запускають машину, і виводять вал на потрібну швидкість певного технологічного режиму. Кутові швидкості та швидкості ковзання поверхонь дисків, камер і рідини, які значно менші ніж швидкості в однокамерній конструкції, регулюються приводом з метою отримання близьких до оптимальних температурних режимів рідинного тертя в порожнинах камер. Зменшення теплового навантаження за рахунок розподілу перепаду швидкостей поверхонь рухомого та нерухомого дисків між елементами кількох біротативних пар викличе зменшення температури рідини біля поверхонь ковзання, підвищення тиску в зоні поверхонь ущільнення і, як наслідок, - підвищення надійності ущільнення. 2 34193 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3